帶上這些科普知識去看《流浪地球》，收獲更大。

《流浪地球》是一部少兒科幻。早在近二十年前，劉慈欣就完成了這部中篇科幻小說。

了解劉慈欣的原著背景是看懂流浪地球的第一步，原著中這樣寫：

太陽老化，科學(xué)家通過各種數(shù)據(jù)得出太陽短時間內(nèi)會產(chǎn)生巨變，形成駭閃，地球會毀滅。面對這種情況，為了應(yīng)對危機，人類內(nèi)部產(chǎn)生兩種不同意見，地球逃生派和飛船逃生派。

地球派主張以整個地球為載體，在世界各地建造核聚變大功率發(fā)動機；飛船派主張建造城市那么大的宇宙飛船進行跑路。

最終因為生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)穩(wěn)定性等原因（一個飛船的生態(tài)系統(tǒng)不足以維持?jǐn)?shù)十代人的生存與延續(xù)），地球派得到大部分人的支持，全球開始建造地球發(fā)動機。

先利用赤道發(fā)動機反向噴射停止地球自轉(zhuǎn)，再開動全部發(fā)動機讓地球加速至逃逸速度脫離太陽系，開始流浪。流浪的最終目標(biāo)是離太陽系最近的比鄰星系的合適軌道，這個流浪過程要經(jīng)歷幾十代人。

地球剎車停轉(zhuǎn)時，地球日落了三天三夜，主角降生，在十多年后，地球開始加速圍繞著太陽繞圈，期間主角經(jīng)歷了地球在近日點的全球恐慌、經(jīng)歷了火山爆發(fā)導(dǎo)致地下城被巖漿侵蝕（母親死亡）、經(jīng)歷了地球穿越小行星帶時地球艦隊用反物質(zhì)炸彈轟擊小行星的場面（父親死亡）。

最終地球繞日軌道進行運行至木星附近時，在木星強大的引力下的反作用，最終脫離太陽引力，地球全面加速。

多年后，地球已經(jīng)逃出太陽系，然而太陽還是沒有什么異常變化。這時候很多人開始懷疑太陽駭閃毀滅地球的說法，認為這是聯(lián)合政府搞獨裁，以一個騙局來統(tǒng)治幸存的人類。這種說法得到越來越多的人相信與支持，人類開始暴亂推翻聯(lián)合政府。（主角妻子死亡）反政府組織最終推翻了聯(lián)合政府，把聯(lián)合政府的高層全部處決在遙遠的太陽余暉下。

就在此時，太陽駭閃爆發(fā)了，吞沒了整個太陽系的空間……結(jié)尾處，幸存的地球人類繼續(xù)操控著地球在宇宙中飄蕩，主角已經(jīng)做了爺爺，他的后代，以及后代的后代，接下來數(shù)十代人都要繼續(xù)保持這樣的生活，直到比鄰星的光輝重新照耀地球。

太陽是以內(nèi)部氫核聚變方式向外發(fā)光發(fā)熱的，當(dāng)內(nèi)部的氫元素消耗得差不多的時候，內(nèi)部的高溫高壓會激發(fā)氦元素的聚變，這個時候的太陽就會發(fā)生氦閃，說白了就是太陽老了，自爆了。

原著：“太陽內(nèi)部氫轉(zhuǎn)化為氦的速度突然加快，太陽的演化已向主星序外偏移，氦元素的聚變將在很短的時間內(nèi)傳遍整個太陽內(nèi)部，由此產(chǎn)生一次叫氦閃的劇烈爆炸”。

意思就是太陽加速衰老，氦閃之后，太陽將變?yōu)橐活w巨大但暗淡的紅巨星，結(jié)果爆炸之后還膨脹了，到時候體積龐大到能把地球都吞了。

事實上用不著太陽吞地球，氦閃之時地球已被汽化了。這就是《流浪地球》中給地球裝發(fā)動機的原因。

我們的太陽已有近50億年的年齡，天文學(xué)家們估計太陽還有50到70億年的壽命。將在12億年后發(fā)生首次氦的融合，估計那時候人類要么死絕了，要么早跑了。

地球如何逃離太陽的毀滅

這是電影對原著設(shè)定最大的“省略”之處。

你以為裝上發(fā)動機就可以讓地球直線逃離嗎？

并不是，行星這樣的“越軌”，也要符合軌道動力學(xué)，太陽也是有引力的，所以會用到變軌加速。

因為地球發(fā)動機沒那么大勁兒，它只能給地球很小的加速度，不能把地球一下子推出太陽軌道，在地球離開太陽前，還要繞著它轉(zhuǎn)15個圈！在這15個圈中地球慢慢加速。而且速度越快，這圈就越扁，所以地球有時離太陽會很遠，有時候會很近。

原著中當(dāng)?shù)厍蜻\行到近日點的時候，就會有地球要被太陽吞并的陰謀論，導(dǎo)致全球人心惶惶，東半球大陸上草木生煙。電影開場一家人在海邊的場景，電影世界觀中是地球啟航之前的故事，而在原著中來源于地球運行到遠日點頂端那一天，地球人如同過年一樣，因為這時地球距太陽最遠，人們都有一種虛幻的安全感。

原著中塑造了一個對太陽感動恐懼的氛圍，開始發(fā)生的時間，主角出生在地球剛剛停止轉(zhuǎn)動之際。書中表示，地球光是“自轉(zhuǎn)剎車”就用了42年，然后圍著太陽繞圈加速。地球剎車之后，圍繞太陽的轉(zhuǎn)圈，到第15個公轉(zhuǎn)軌道時，最后一次通過近日點時候，主角已經(jīng)結(jié)婚了，東半球?qū)⒂瓉韮汕灏倌甑暮谝梗缓笤谶h日點才到達了木星軌道。

電影對此進行了省略，直接營造了一個裝上發(fā)動機的地球被木星捕捉的場景，至于地球之前的故事，無需多言一筆帶過，做到了最大的簡化，不過想想上述內(nèi)容很難用電影展示。

電影中最讓人難懂的之處，地球為什么會被木星引力捕捉，這里就是引力彈弓效應(yīng)。

引力彈弓（又名引領(lǐng)助推）就是利用行星的重力場來給太空探測船加速，將它甩向下一個目標(biāo)，也就是把行星當(dāng)作“引力助推器”。

這有點類似離心力，以飛行器為例，飛往內(nèi)行星，朝向太陽就可以獲得加速度；而飛往外行星的飛行器，就算有著火箭助推器，由于是背向太陽飛行的，要抵抗太陽引力，故其速度會逐漸降低。

（這也是原著中為什么地球要繞太陽15個圈，而且“圈”越來越扁的原因，否則速度不夠，根本到達了不了木星軌道）

所以在飛行器朝著內(nèi)行星飛時（如金星，水星不行，因為這行星沒有大氣層），是要利用該原理減速。

而朝著外行星飛時，是要加速。飛行器第一次從遠距離接近行星時，在軌道速度之下，利用火箭助推器，最終產(chǎn)生超越軌道速度的動能，產(chǎn)生的運動效果就像該飛行器被行星反彈開了。

這一連串動作，叫做行星引力輔助變軌。通俗的來說，假如軌道行星是一個黑幫老大，跟上我的速度才能入伙，來了之后就老老實實當(dāng)我的小弟（衛(wèi)星），一旦你速度太快超了我，就趕緊滾，有多遠滾多遠。。。

人類歷史上很多飛行器都是這樣完成的，比如水手10號，它于1974年2月5日經(jīng)過金星，經(jīng)過引力助推減速之后到達水星，否則因為太陽引力，速度太快就直接“跑過了”。還有卡西尼號探測器，兩次飛掠過金星，之后又途經(jīng)地球、木星，最終才到達了土星。

《流浪地球》把飛行器換成了地球，原理不變，只是要想讓地球發(fā)動機助推器產(chǎn)生的動能完全超越太陽引力，就必須借用木星這個大塊頭，把地球反彈出去。

PS，本片并不是第一部用到該原理的電影，還有一部就是邁克爾·貝的《絕世天劫》，地球礦工乘坐航天飛機，就是利用月球的引力彈弓效應(yīng)，繞了月球半圈，獲得加速才追上了小行星（這也是全片最精彩的地方）。

木星的引力比地球強2.5倍，因為體積太大，能夠牽引太陽系包括地球在內(nèi)的其它行星，這意味著木星將與地球和地球軌道發(fā)生交互作用，比如地球四季就是因為木星引力的作用。感謝木星巨大的引力，使得很多小行星和彗星的軌道在木星引力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，保護地球免受撞擊。

電影中的原理，就是要利用木星的引力把地球吸過去，只要飛得足夠快，并且算好角度，就會得到巨大的加速力：“我們的星球也在木星表面拉起了如山的液氫和液氦的巨浪。這時，木星巨大的引力正在把地球加速甩向外太空?！?/p>

可惜問題就出在了“沒有算好”，原因還在于速度不夠，沒跑成功。就像月球一樣，人家原本沒打算成為地球的衛(wèi)星，就因為被地球引力“捕捉”到了，才成為地球的衛(wèi)星。但電影中的問題比較嚴(yán)重，因為木星引力太大，地球距離木星太近，差點超越洛希極限。

電影中沒有解釋這個名詞，實則不應(yīng)該，但這個詞聽上去很高深莫測，但其實很簡單的。洛希極限是指當(dāng)行星與衛(wèi)星距離近到一定程度時，潮汐作用就會使天體本身解體分散。

舉個例子，地球和木星的距離為洛希極限時，地球自身的重力和木星造成的潮汐力相等。如果它們的距離少于洛希極限，地球就會傾向碎散，繼而成為木星的環(huán)，沒錯，土星的環(huán)就是這樣來的。

它以首個計算這個極限的人愛德華·洛希的名字命名。

所以，地球飛過木星的時候，不能靠的太近，太近了超過洛希極限，地球就會崩了。但是離太遠的話，引力又不太夠，會達不到?jīng)_出太陽系的第三宇宙速度。只能拐回來繼續(xù)繞太陽，所以冒險接近木星，是地球殺出太陽系的唯一一條路。（只要我跑的夠快，木星能幫我讓太陽抓不到我）

原著中，離開木星時，地球已達到了逃逸速度，它不再需要返回潛藏著死亡的太陽。

可見，洛希極限就是末日的臨界點，在電影中充當(dāng)了電影中常見的“倒計時爆炸”功能，知道這一點足矣。

地球發(fā)動機熄火是電影的原創(chuàng)，翻遍原著我也不記得有發(fā)動機熄火的時候（只是說了過小行星帶，損失了一部分發(fā)動機：“西半球的地球發(fā)動機已被隕石擊毀了三分之一”）。

但這個原創(chuàng)并非信手拈來，造成地球發(fā)動機大面積停機的原因之一，是因為木星的磁場和輻射相當(dāng)?shù)膹姶?，造成地球上所有的電子儀器在木星強大的磁場和引力下全部失靈，這是原著沒有涉及到的地方。

地震原著中有解釋，由于地球發(fā)動機產(chǎn)生的加速度及運行軌道的改變，地核中鐵鎳核心的平衡被擾動，其影響穿過古騰堡不連續(xù)面（是地幔與地核的分界面），波及地幔，大陸地?zé)嵋绯觯卣鸹鹕綑M行，這對于人類的地下城市是致命的威脅：“第六次變軌周期后，在各大陸的地下城中，巖漿滲入災(zāi)難頻繁發(fā)生。”

原著中，主角老媽就是這樣被巖漿奪取了生命。而電影中，也是采用了原著中的設(shè)定，地球變軌加速后會導(dǎo)致地?zé)嵋绯?，那么臨時減速“停車”同樣會致使類似的效果，這里邏輯沒有問題。

電影結(jié)尾，點燃木星大氣，使地球獲得巨大反沖能量，達到木星逃逸速度，這個設(shè)定也是原創(chuàng)，但致敬了原著。

原著中，地球穿過小行星帶，地球艦隊需要反物質(zhì)炸彈炸掉軌道上的小行星：“反物質(zhì)炮彈不斷地擊中小行星，湮滅的強光此起彼伏地在漆黑的太空中閃現(xiàn)”。而被炸碎的小行星，會以火流星的形式落到地球。（原著中這段內(nèi)容是愛情主題）

電影結(jié)點燃木星大氣的沖能量，特效效果就是火流星：“們拖著長長的火尾劃破長空，給人一種恐怖的美感。”這是典型的致敬，更何況，原著中主角的父親也是在這里去世的：

“在清除地球航線上的小行星的行動中，一塊被反物質(zhì)炸彈炸出的小行星碎片擊中了父親的單座微型飛船?！?/p>

人類帶上地球的逃亡之旅，聽上去簡單，實際上就是“我們的征途是星辰大海”，電影的故事實則滄海一粟，簡單而言，人類跑路，分五步：

在亞洲和美洲部署一萬兩千臺發(fā)動機（因為只有這兩個大陸完整堅實的板塊結(jié)構(gòu)才能承受發(fā)動機對地球巨大的推力），使發(fā)動機噴口固定在地球運行的反方向，先利用赤道發(fā)動機反向噴射停止地球自轉(zhuǎn)。

全功率開動地球發(fā)動機，使得地球脫離軌道，在不斷繞著太陽轉(zhuǎn)圈運行獲得加速度，直至木星軌道附近，利用木星引力，使地球加速到逃逸速度，飛出太陽系。

在外太空繼續(xù)加速，飛向比鄰星，比鄰星是距離太陽最近的恒星，位于半人馬座α星

在中途使地球重新自轉(zhuǎn)，掉轉(zhuǎn)發(fā)動機方向，開始減速

地球泊入比鄰星軌道，成為這顆恒星的一顆衛(wèi)星。

期間，地球發(fā)動機將不間斷地開動500年，到時地球?qū)⒓铀僦凉馑俚那Х种?，然后地球?qū)⒁赃@個速度滑行1300年，之后地球就走完了三分之二的航程，它將掉轉(zhuǎn)發(fā)動機的方向，開始長達500年的減速。地球在航行2400年后到達比鄰星，再過100年時間，它將泊入這顆恒星的軌道，成為它的一顆衛(wèi)星。

地球跑了，月球咋辦？肯定會有人問這個問題，果真是對故土有著情懷的東方人啊，地球搬家可以一起帶走嗎？一家人就要齊齊整整嘛！

“夜空中出現(xiàn)了一個巨大的彗星，那是月球。人類帶不走月球，就在月球上也安裝了行星發(fā)動機，把它推離地球軌道，以免在地球加速時相撞。月球上行星發(fā)動機產(chǎn)生的巨大彗尾使大?；\罩在一片藍光之中，群星看不見了。月球移動產(chǎn)生的引力潮汐使大海巨浪沖天，我們改乘飛機向南半球的家飛去?！?/p>

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